航道数字孪生初探

为推动水运新型基础设施建设,提升航道信息化和智能化水平,笔者通过对“数字孪生”“数字孪生流域”的顶层概念分析,梳理论述了数字智能技术在航道信息化迭代进程中的概念产物,深入剖析了当前航道数字孪生的建设意义。对比数字孪生案例,综合性提出航道数字孪生的自身特点及建设步骤。     

“数字孪生机场”的核心——万物基于数字

数字孪生,是指物理产品在虚拟空间中的数字化"双胞胎"。"双胞胎"不仅在外形上与实际物理产品相似,能够实时高度镜像真实空间的实际运行情况;而且还能基于设定的假象条件模拟真实空间的运行效果和发展方向。数字孪生通过在虚拟和物理之间建立双向的、连续的闭环信息反馈,可对实际产品进行持续的优化,同时收集到的数据也对第三方开放,借助外部合作伙伴的力量充分挖掘数字孪生的价值。     

基于数字孪生理念的跨海桥梁智能维养系统架构研究

桥梁维养系统是实现桥梁高效管养的重要技术手段，智能化运维已成为桥梁管养模式发展的必然趋势，数字孪生技术是实现桥梁数字化、智能化维养的关键技术之一。跨海桥梁由于其工程规模、结构特点及所处区域的特殊性，对桥梁维养工作的要求更高。面向跨海桥梁工程的维养需求，设计了跨海桥梁智能维养系统的总体架构、业务架构、应用架构、数据架构以及技术架构。其中，总体架构由基础层、平台层、应用层以及数据标准、数据安全构成；业务架构按照感知、认知、决策、行动的业务运转模式进行设计；应用架构以业务架构为基础，包括资产管理和业务在线两方面；基于业务架构、应用架构，梳理了系统的数据逻辑链路，形成系统数据架构；技术架构是实现应用架构的技术方案，包含数据采集、数据传输、数据管理、分析处理以及可视化技术5个层级。实践证明，本研究设计的系统架构为港珠澳大桥智能维养系统研发提供了技术支撑，可为其他同类型项目的维养系统研究提供参考。     

基于多维融合及数字孪生的桥梁智能防撞系统

通过多维感知和融合技术,360°全天候实时监测和分析桥梁周围通行船只的状态。对于可能危及桥梁安全的船只,提前发出预警信息,并匹配数字孪生技术,生成桥梁的可视化数字模型,及时、直观地反馈给桥梁管理单位,以实现对桥梁环境的全面感知,保障桥梁安全。     

基于BIM+GIS的沥青路面表里全域病害数字孪生研究

为全面整合和分析无损检测采集的病害信息并构建病害数字孪生模型对病害进行可视化表达，基于BIM+GIS技术，运用探地雷达检测手段，提出了路面全域病害整合与建模的新框架。在该框架中，首先面向不同路表病害类型分别开发基于深度图像表面拟合和基于二值图像轮廓拟合的病害建模方法，相较于传统二维贴图或三维固定参数的建模方式，该方法实现了对病害区域信息的准确拟合建模；该框架另一部分提出了路面结构内部隐蔽病害的三维可视化建模方法，相较于传统分析建模进一步实现了探地雷达数据的病害模型转化与BIM数字化道路高效整合，降低了探地雷达数据实际应用性的门槛。该方法基于2种不同雷达图像的病害特征，识别并提取病害区域，实现全路段隐蔽病害疑似区域和局部重点区域三维重构；最后自动化构建包含全域病害的数字孪生模型，将无损检测数据高效整合，完成病害实体在虚拟空间中的映射转化。同时借助地理信息系统绘制道路病害分布热力图，反馈病害分布以及发展情况，指导养护管理工作。试验结果表明：该框架高效完成全域病害的三维数字转化；路表裂缝和坑槽建模精度分别达到80.13%和98.17%,路面内部病害的模型结合现场钻孔取芯验证在判断病害发生位置...     

延安东路隧道与东西通道“一体化”火灾联动的思考与研究

上海东西通道工程通车之后,与延安东路隧道连接,形成一条东西走向的特长隧道。因两条设施建造于不同年代,各方面设计存在差异及设备系统功能代差。根据“一体化”运行的要求,现梳理问题,提出优化及解决方案,结合基于YOLO v8神经网络算法的火灾检测技术,应用在隧道雨喷淋视频联动,精确定位,并通过数字孪生技术,辅助启动相关预案。通过试验测试,对比自动联动、人工操作及优化系统的效果,提高延安东路隧道与东西通道火灾联动的准确率。     

基于数字孪生的船舶管件加工生产线柔性管控系统

针对现有船舶管件加工在生产管理、调试和生产线柔性管控等方面的不足，利用数字孪生技术，进行船舶管件加工生产线虚拟模型构建、虚实生产线同步行为设计、虚实生产线交互接口设计、信息分析和生产线柔性管控等方面研究，设计开发基于数字孪生的船舶管件加工数字化生产线柔性管控系统，实现船舶管件加工生产线自动生产和远程管控等。该系统可为其他离散型制造生产线建设和管控系统设计提供借鉴。     

数字孪生在高速列车生命周期中的应用与挑战

数字孪生（DT）是推动轨道交通装备领域数字化、智能化的关键技术之一，但其相关研究仍处于起步阶段.围绕高速列车生命周期研发现状，系统剖析传统高速列车研发数字化转型过程中的设计闭环难、高保真度、高精度模型缺乏、信息物理数据交互融合难等问题，结合产业发展趋势归纳提出高速列车生命周期发展新需求；在此基础上提出数字孪生高速列车技术框架，并对高速列车生命周期数字孪生模型构建和功能服务两个方面进行深入探讨，指出数字孪生高速列车所面临的关键技术问题与挑战.通过展示前期在轨道车辆关键部件服役能力劣化方面的探索应用，以期为未来高速列车全生命周期数字化的深入研究和实践提供参考.     

桐庐迎亚运智慧道路的基础设施升级与数字化

中国有大量的传统道路缺乏新一代感知设备, 无法有效支撑未来车联网的应用。 文章以桐庐县迎亚运会智慧道路为例, 通过对现有传统道路进行基础设施升级与数字化, 实现了出行效率及道路安全的提升, 有较好的社会效益。     

无人机LiDAR及倾斜摄影测量技术在复杂河道工程测绘中的融合研究

复杂河道工程测绘中往往受到植被茂盛、信号链接弱、山体遮挡等多种因素影响，导致传统测绘手段难以开展，通过在复杂河道工程测绘中对无人机LiDAR及倾斜摄影测量技术进行对比研究，找出两者之间的互补优势及融合方法。经试验证明，融合纹理影像信息的LiDAR数据既具有准确的空间地理信息，又具有清晰的地物边界信息。采用LiDAR数据校正的倾斜模型细节表达明显改善，模型轮廓表达清晰，人工判读更加容易。该成果有效克服了无人机单一测量技术及传统测量技术的弊端，可快速构建更加精准的河道数字孪生模型。